资源简介

(共32张PPT)
幻灯片 1：封面
课程标题：14.4 电磁铁及其应用
学科与年级：北师大版 九年级物理
教师姓名：[教师姓名]
幻灯片 2：学习目标
深化电磁铁的结构认知（线圈、铁芯、电源），理解铁芯材料选择（软铁）与线圈绕制方式对磁性的影响。
掌握电磁铁磁性的 “三控” 方法（控有无、控强弱、控方向），能结合实验数据分析控制原理。
深入分析典型应用（电磁继电器、电铃、磁悬浮列车）的工作流程，建立 “电磁铁→磁力→机械运动” 的逻辑链。
了解电磁铁在工业、交通、生活中的创新应用，培养 “物理原理→技术应用” 的思维能力。
幻灯片 3：课程引入 —— 从 “简易电磁铁” 到 “工业强磁体”
情境对比：
图片 1：学生用导线绕铁钉制成的简易电磁铁（吸起 10 枚大头针）；
图片 2：工业电磁起重机（吸起数十吨钢铁废料）；
视频片段：电磁继电器控制机床电路通断、电铃持续发声的内部结构。
核心疑问：同样是电磁铁，为何磁性强弱差异巨大？工业应用中，如何精准控制电磁铁的磁性？它又是如何实现复杂的机械动作的？
引入逻辑：上节课我们了解了电磁铁的基本原理，本节课将聚焦 “磁性控制” 与 “实际应用”，解开上述疑问，探索电磁铁从实验室到工业现场的技术延伸。
幻灯片 4：电磁铁的 “三控” 特性 —— 可控性的核心优势
1. 控制磁性有无（通断控）
原理：基于电流的磁效应 —— 通电时，线圈产生磁场，铁芯被磁化，整体显磁性；断电时，线圈磁场消失，软铁铁芯失去磁性，整体无磁性。
实验验证：给简易电磁铁通电，吸起铁钉；断电后，铁钉脱落，证明磁性可通过通断电流快速控制。
应用价值：实现 “按需吸合”，避免能源浪费（如电磁起重机，仅在装卸时通电）。
2. 控制磁性强弱（变量控）
影响因素深化（结合定量实验）：
控制变量
实验设计
数据示例（吸起大头针数量）
结论
电流大小
线圈匝数 20 匝，改变电流（0.2A→0.4A）
12 枚→25 枚
匝数不变，电流越大，磁性越强
线圈匝数
电流 0.3A，改变匝数（10 匝→30 匝）
8 枚→28 枚
电流不变，匝数越多，磁性越强
铁芯特性
电流 0.3A，匝数 20 匝（无铁芯→软铁铁芯→钢芯）
3 枚→22 枚→18 枚（断电后剩 10 枚）
软铁铁芯磁性最强且无剩磁，钢芯有剩磁，无铁芯磁性最弱
工业控制方法：通过滑动变阻器、变频器调节电流，或采用多组线圈分段通电，实现磁性强弱的精准调控（如精密电磁吸盘，可调节吸力大小以适应不同重量的工件）。
3. 控制磁场方向（反向控）
原理：改变线圈中的电流方向，根据安培定则，电磁铁的 N、S 极会反向，磁场方向随之改变。
实验验证：给通电螺线管通正向电流，用小磁针判断 N 极在右端；通反向电流后，小磁针 N 极指向左端，证明磁场方向可通过反向电流控制。
应用场景：磁悬浮列车通过改变电磁铁的磁极方向，实现 “吸引” 与 “排斥” 的切换，控制列车的前进与悬浮高度；电磁选矿机通过改变磁场方向，分离不同磁性的矿物颗粒。
幻灯片 5：典型应用 1—— 电磁继电器（低压控高压的 “安全卫士”）
1. 结构组成（三部分）
控制电路：低压电源（如 6V）、开关、电磁铁线圈（低电流，安全）；
工作电路：高压电源（如 220V/380V）、用电器（如机床、电机）、触点开关（由电磁铁控制通断）；
执行机构：衔铁（由软铁制成，受电磁铁磁力吸引）、复位弹簧（断电后使衔铁复位）。
2. 工作流程（“通电吸合→断电复位”）
通电吸合：闭合控制电路开关，电磁铁通电产生磁性，吸引衔铁向下运动，带动触点开关闭合，工作电路接通，高压用电器启动；
断电复位：断开控制电路开关，电磁铁断电失去磁性，复位弹簧拉动衔铁向上运动，触点开关断开，工作电路切断，用电器停止工作。
3. 核心优势与应用
安全防护：操作人员通过低压控制电路控制高压设备，避免直接接触高压电，降低触电风险（如工厂的高压电机启动控制、家庭电路中的漏电保护器内部也采用类似原理）；
自动控制：可与传感器（如温度传感器、液位传感器）联动，实现无人值守的自动控制（如水位控制系统：水位过低时，传感器触发控制电路，电磁铁吸合，水泵启动加水；水位过高时，传感器断开控制电路，水泵停止）。
幻灯片 6：典型应用 2—— 电铃（循环发声的 “机械舞者”）
1. 结构组成
电磁铁、衔铁、铃锤、铃铛、复位弹簧、触点开关（与衔铁联动）、电源。
2. 工作流程（循环触发）
闭合开关，电流通过电磁铁线圈，电磁铁产生磁性，吸引衔铁向左运动，带动铃锤敲击铃铛，发出声音；
衔铁向左运动时，与触点开关分离，控制电路断开，电磁铁失去磁性；
复位弹簧拉动衔铁向右复位，触点开关重新闭合，控制电路接通，电磁铁再次吸合衔铁，铃锤再次敲击铃铛；
重复上述过程，实现持续发声（直到开关断开）。
3. 设计亮点
利用 “触点开关与衔铁联动”，实现控制电路的 “自动通断”，无需手动操作即可持续发声；
电磁铁采用小型化设计，线圈匝数较少（约 50-100 匝），电流较小（约 0.1-0.3A），能耗低，适合长期工作（如学校、工厂的打铃系统）。
幻灯片 7：典型应用 3—— 磁悬浮列车（无摩擦的 “速度先锋”）
1. 磁悬浮原理（两种技术路线）
常导磁吸型（德国 TR 磁悬浮）：
轨道下方安装电磁铁，列车底部安装铁磁材料，通过电磁铁对铁磁材料的吸引力，使列车悬浮（悬浮高度约 10-15mm）；
前进动力：轨道两侧的电磁铁交替改变磁极方向，产生水平推力，推动列车前进。
超导磁斥型（日本 JR 磁悬浮）：
列车底部安装超导电磁铁（通以大电流，产生强磁场），轨道两侧安装金属线圈，列车运动时，线圈中产生感应电流，形成反向磁场，与列车电磁铁产生排斥力，使列车悬浮（悬浮高度约 100-150mm）；
前进动力：利用磁场对电流的作用力，通过改变轨道线圈的电流方向，产生持续推力。
2. 核心优势（基于电磁铁特性）
无摩擦：列车悬浮于轨道上方，无机械接触，摩擦力极小，速度可达 600km/h 以上（远超高铁的 350km/h）；
低噪音：无摩擦振动，运行噪音低于传统列车（如时速 500km 时，噪音约 60 分贝，相当于正常交谈音量）；
低能耗：摩擦力小，能耗仅为传统列车的 1/3-1/2（如上海磁悬浮列车，每公里能耗约 0.3 度电）。
幻灯片 8：创新应用拓展 —— 电磁铁的 “跨界” 价值
1. 医疗领域：
核磁共振成像（MRI）：利用超导电磁铁产生强磁场（1.5-3.0T），使人体组织中的氢原子核定向排列，再通过射频脉冲激发，产生信号，重建人体内部图像（无辐射，对人体安全）；
电磁止血钳：通过电磁铁产生的磁力控制钳口闭合，在微创手术中精准止血，避免传统手术钳的机械损伤。
2. 工业制造：
电磁吸盘：安装在机床主轴上，通过电磁铁吸力固定金属工件（如钢板、铸件），替代传统夹具，装卸效率提升 3-5 倍；
电磁振动筛：通过电磁铁的周期性通断，产生高频振动，分离不同粒径的物料（如建筑用砂石分级、粮食除杂）。
3. 日常生活：
电磁门锁：门禁系统识别身份后，电磁铁通电吸合锁舌，门打开；断电后，弹簧推动锁舌复位，门关闭（无需钥匙，安全便捷）；
手机无线充电：充电器内置电磁铁线圈，手机内置接收线圈，通电后产生交变磁场，实现 “磁生电” 无线供电（基于电磁感应，本质是电磁铁的磁场应用）。
幻灯片 9：课堂小结
知识框架回顾：
电磁铁特性：三控（控有无、控强弱、控方向），核心优势是 “可控性”，依赖软铁铁芯、线圈匝数、电流大小的协同设计；
典型应用：电磁继电器（低压控高压）、电铃（循环发声）、磁悬浮列车（无摩擦高速），均基于 “磁力→机械运动” 的转化；
创新拓展：医疗、工业、生活中的跨界应用，体现 “物理原理→技术创新→社会价值” 的链条。
重点强调：电磁铁的应用本质是 “将电能通过磁场转化为机械能”，其可控性是区别于永久磁体的关键，也是实现自动化、智能化的基础。
幻灯片 10：课堂练习 1
关于电磁铁的磁性控制，下列说法错误的是（ ）
A. 通电有磁、断电无磁，可通过电流通断控制磁性有无
B. 线圈匝数越多，磁性一定越强（忽略电流大小）
C. 改变电流方向，可改变电磁铁的磁极方向
D. 软铁铁芯比钢芯更适合做电磁铁，因为软铁无剩磁
电磁继电器的控制电路与工作电路的主要区别是（ ）（多选）
A. 控制电路电压低，工作电路电压高
B. 控制电路电流小，工作电路电流大
C. 控制电路包含电磁铁，工作电路包含用电器
D. 控制电路可自动通断，工作电路需手动通断
磁悬浮列车能实现悬浮，主要利用了电磁铁的什么特性？（ ）
A. 磁性强弱可调节 B. 磁场方向可改变 C. 通电有磁、断电无磁 D. 对铁磁材料有吸引力
幻灯片 11：课堂练习 2
某工厂要设计一个电磁起重机，要求能吸起 5 吨重的钢铁废料，且断电后钢铁能立即脱落。请你从电磁铁的结构和参数角度，提出 3 条设计建议，并说明理由。
分析电铃工作时，电磁铁的磁性如何变化？为什么复位弹簧是必不可少的部件？
对比永久磁体和电磁铁，说明电磁铁在工业应用中更具优势的原因（至少答出 2 点）。
幻灯片 12：课堂练习答案
B（解析：磁性强弱受电流大小和匝数共同影响，仅匝数多，若电流过小，磁性可能较弱）
ABC（解析：D 选项，控制电路可手动或自动通断，工作电路由控制电路控制通断，无需手动）
B（解析：磁悬浮列车利用电磁铁磁极方向的改变，产生排斥力实现悬浮，或吸引力调节悬浮高度）
答：① 选用软铁制作铁芯，理由：软铁磁化后磁性强，且断电后无剩磁，钢铁能立即脱落；② 增加线圈匝数（如 1000 匝以上），理由：匝数越多，磁性越强，能吸起更重的钢铁；③ 设计可调电流电路（如加装变频器），理由：可根据钢铁重量调节电流大小，避免电流过大浪费能源，或电流过小无法吸起。
答：① 磁性变化：通电时电磁铁有磁性，吸引衔铁；断电时无磁性，衔铁复位，磁性呈 “有→无→有→无” 的周期性变化；② 复位弹簧的作用：断电后，电磁铁失去磁性，复位弹簧拉动衔铁回到初始位置，使触点开关重新闭合，控制电路再次接通，实现持续发声；若没有复位弹簧，衔铁会一直吸附在电磁铁上，无法复位，电铃只能响一次。
答：① 磁性可控：电磁铁可通过通断电流控制磁性有无，永久磁体磁性无法消除，不适合需要频繁装卸的场景（如电磁起重机）；② 磁性强弱可调：电磁铁可通过改变电流、匝数调节磁性，永久磁体磁性固定，无法适应不同重量、不同精度的应用需求（如电磁吸盘）；③ 磁场方向可改变：电磁铁可通过反向电流改变磁极方向，永久磁体磁极固定，无法实现方向切换（如磁悬浮列车）。
幻灯片 13：拓展思考
超导电磁铁与普通电磁铁相比，有哪些优势？为什么超导电磁铁需要在极低温度下工作？（提示：超导电磁铁电阻为零，电流可极大，产生的磁场极强；超导材料需在临界温度以下才能实现超导状态，因此需要液氮或液氦冷却）
若要设计一个 “智能电磁门”，要求门能根据光线强度自动开关（白天开，夜晚关），请结合电磁铁和光敏传感器，画出简易控制电路，并说明工作原理。（提示：光敏传感器在白天电阻小，控制电路电流大，电磁铁吸合，门打开；夜晚电阻大，电流小，电磁铁无磁性，门关闭）
幻灯片 14：结束语
总结与延伸：本节课我们深入学习了电磁铁的 “三控” 特性及典型应用，看到了物理原理如何转化为改变生活的技术。下一节课我们将学习 “电磁感应”，探索 “磁生电” 的奥秘，这是发电机、变压器的核心原理，也是电能大规模生产和传输的基础。希望大家课后观察身边的电磁铁应用，思考其设计中的物理智慧！
北师大版2024版物理九年级全册【精做课件】
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14.4电磁铁及其应用
第十四章 电与磁
a
i
T
u
j
m
i
a
N
g
先让通电螺线管吸引大头针，吸引不上，但能够吸引小磁针；再在该螺线管中加入铁芯，发现有了铁芯的螺线管能够吸引很多大头针了。这是为什么？
起重机为何能随意吸起或放下钢铁？
线圈
铁芯
　　1．插入铁芯的通电螺线管称为电磁铁。
　　2．有电流通过时有磁性，没有电流时失去磁性。
只能插入铁芯，不能插入钢芯。
一、电磁铁
二、电磁铁的磁性强弱
磁性强弱可能与电流的大小、线圈的匝数和形状有关。
应用电流磁效应，应该与电流大小有关。
线圈是主要部件，应该与线圈的形状、匝数有关。
猜想：
S
a
判断磁性强弱方法：
根据吸引铁钉、曲别针等的多少来判断螺线管的磁性强弱。
　　对于外形相同的螺线管，电磁铁磁性的强弱跟线圈的匝数会有什么样的关系？
（1）改变电路中的电流大小；
（2）改换不同匝数的螺线管。
实验采用的方法：
控制变量法
实验设计：
S
a
S
a
演示1
结论：
　　匝数一定时，通入的电流越大，电磁铁的磁性越强。
现象：
现象：
　　
演示2
结论：
　　电流一定时，外形相同的螺线管匝数越多，
电磁铁的磁性越强。
总 结
1、通电螺线管中插入铁芯叫做_________
2、研究电磁铁的磁性强弱的实验方法：___________
3、影响电磁铁磁性强弱的因素：在匝数和外形相同时______越大，磁性越强；在电流相同时，______越多，磁性越强。
4、电磁铁相对永磁体的优点是：
（1）磁性有无可以通过________电来控制。
（2）磁性强弱可以通过___________来控制。
（3）电磁铁的极性可以通过改变__________来控制。
电磁铁
控制变量法
电流
匝数
通断
电流大小
电流方向
电磁起重机
电铃
电磁阀门
电磁锁
电磁选矿机示意图
三、电磁铁的应用
　　磁悬浮列车所用的磁体大多是通有强大电流的电磁铁。是一种靠安装在车厢和轨道上的磁体的相互作用悬浮和高速运动的，由于磁力使其悬浮在轨道上方几厘米高度，行走时不需接触轨道，因此只受来自空气的阻力。磁悬浮列车的最高速度可达每小时500 km以上。
　　2003年，上海浦东机场到市区的磁悬浮铁路成为我国第一条正式投入运营的磁悬浮铁路。
磁悬浮列车
1．电磁继电器
　　电磁继电器就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。
2．电磁继电器的构造
四、电磁继电器
3．电磁继电器的工作原理
低压电源
低压控制电路
高压电源
高压工作电路
1．[2025·扬州]如图所示，下列做法中电磁铁不能吸引更多大头针的是(　　)
A．只提高电源电压
B．只将滑片P向左移动
C．只增加螺线管线圈的匝数
D．只将铁芯换成同规格的铜芯
D
2．如图所示是某同学连接的电铃电路，闭合开关后，电铃只响一声就不再响了。原因是(　　)
A．电磁铁始终没有磁性
B．衔铁没有向下运动
C．电池正、负极接反了
D．衔铁一直被吸住
D
3．酿酒坊里的发酵罐配有笨重的密封装置，为了方便操作，小明设计了用一个杠杆和电磁铁组合系统来升降的密封罩，如图所示。电磁铁的工作原理是______________；装置通电后，
电磁铁上端为 ________(选填
“N”或“S”)极。
电流的磁效应
N
4．如图所示是电磁继电器的构造示意图，请指出下列各部位的名称：
A是________，
B是________，
C是________，
D是________。
电磁铁
衔铁
弹簧
动触点
5．[2025·天津]二十大报告指出“科技是第一生产力”。某学校为了培养学生的科学素养，组织科技拓展大
赛，小明在比赛中制作了水位自动报警器，原理图如图所示。当水位达到金属块A时(一般
的水都能导电)，则(　　)
A．两灯都亮 B．两灯都不亮
C．只有绿灯亮 D．只有红灯亮
D
知识点1 影响电磁铁磁性强弱的因素
1. ［2024·枣庄一模］如图所示，下列做法中，电磁铁不能
吸引更多大头针的是( )
D
A. 只提高电源电压
B. 只将滑片 向左移动
C. 只增加螺线管线圈的匝数
D. 只将铁芯换成同规格的铜芯
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2. 小明按照如图所示的装置连
接电路并进行探究实验。实验过程中，保
持电磁铁下端与软铁块 的距离不变，
电子测力计始终有示数，根据电子测力计
示数的大小可以判断电磁铁 的磁性强弱。
（1）实验中，闭合开关，电子测力计示数
越大，说明电磁铁对软铁块 的吸引力越
____（选填“大”或“小”），电磁铁 的磁性
越____（选填“强”或“弱”）。
小
弱
（2）线圈的匝数一定时，闭合开关，将滑动变阻器的滑片
向右缓慢移动，对 的吸引力变____，电磁铁的磁性_____
（选填“增强”“减弱”或“不变”）。由此可得结论：线圈匝数
一定时，通过电磁铁的电流越大，电磁铁的磁性越____。
小
减弱
强
（3）闭合开关，保持电流大小不变，增加线圈的匝数，电
磁铁的磁性______（选填“增强”“减弱”或“不变”），电子测
力计示数变____。由此可得结论：通过电磁铁的电流一定时，
线圈匝数越____，电磁铁的磁性越强。
增强
小
多
返回
知识点2 电磁铁的应用
（第3题）
3.酿酒坊里的发酵罐配有笨重的密封装置，
为了方便操作，小明设计了用一个杠杆和
电磁铁组合来升降密封罩的系统，如图所
示。电磁铁的工作原理是______________；
装置通电后，电磁铁上端为___
电流的磁效应
（选填“”或“ ”）极。若密封罩被提起并悬
挂于空中,不计衔铁、杠杆的质量,左侧电磁
铁吸力应______（选填“大于”“等于” 或“小
于”）密封罩的重力,若提不起,则应将滑动变
阻器滑片向____（选填“左”或 “右”）滑动。
大于
左
（第3题）
返回
（第4题）
4.如图是由电磁铁 等构成的空气自动开
关的原理图，当电路由于______或使用
的用电器总功率过大等原因导致电流
过大时，电磁铁的磁性______
（选填“增强”“减弱”或“不变”），吸引
短路
增强
变大
衔铁 的力______（选填“变大”“变小” 或“不变”），衔铁转
动，闸刀 被弹簧拉起，切断电路，起到保险作用。
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5. 如图所示电路中的开关由触点换接到触点 时
（电源电压相同），电磁铁的磁性强弱及 端的极性变化情
况是( )
D
A. 增强，由极变为极 B. 增强，由极变为 极
C. 减弱，由极变为极 D. 减弱，由极变为 极
返回
6. ［2024·南阳月考］如图所示，两个相同的铁钉上绕有不
同匝数的线圈，把它们接入电路中。下列说法不正确的是
( )
D
（第6题）
A. 线圈通电时，铁钉具有磁性
B. 该装置可探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数
的关系
C. 电磁铁的磁性强于电磁铁 的磁性
D. 滑片向右移，电磁铁、 的磁性都增强
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（第7题）
7. 如图所示是某同学自制的简易电磁锁
原理图。闭合开关，向左移动滑片 ，
使静止在水平面上的条形磁体滑动，就能
打开门锁。下列说法正确的是( )
B
A. 通电后电磁铁端为 极
B. 向左移动滑片 的过程中，电磁铁的磁性增强
C. 条形磁体在滑动过程中受到向左的摩擦力
D. 条形磁体在滑动过程中受到的摩擦力变小
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（第8题）
8.［2024·武汉模拟］现在医学
上使用的心肺机的功能之一是
用“电动泵”替代心脏，推动血
液循环。如图所示，当线圈中
的电流从流向 时，螺线管的
左端为___________极，此时活
（或北）
右
塞将向____运动，促使血液流动。
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应用
电磁继电器
电磁铁
组成
电磁起重器
通电螺线管
铁芯
必做作业：从教材习题中选取；
选做作业：完成练习册本课时的习题.
谢谢观看！

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